外傷或中風(fēng)引起的腦損傷是成人死亡和殘疾的主要原因。不幸的是，很少有干預(yù)措施對腦組織損傷后修復(fù)有效。

在關(guān)于內(nèi)源性神經(jīng)發(fā)生是否確實(shí)發(fā)生在成年人腦中的長期爭論之后，現(xiàn)在有大量證據(jù)支持其發(fā)生。盡管損傷通常會顯著刺激神經(jīng)發(fā)生，但神經(jīng)干/祖細(xì)胞內(nèi)源分化的修復(fù)潛力通常不足。另外，外源干細(xì)胞移植在動物模型中顯示出有希望的結(jié)果，但長期存活率差和神經(jīng)元分化效率低等局限性使其在臨床應(yīng)用中仍然具有挑戰(zhàn)性。

成人神經(jīng)再生的多功能策略：干細(xì)胞移植修復(fù)受損大腦的途徑

在這篇綜述中，我們旨在總結(jié)成人神經(jīng)發(fā)生三個(gè)不同方面的歷史研究和最新進(jìn)展：內(nèi)源性神經(jīng)發(fā)生、外源性干細(xì)胞移植和直接膠質(zhì)細(xì)胞到神經(jīng)元的轉(zhuǎn)換。

內(nèi)源性神經(jīng)發(fā)生：關(guān)于神經(jīng)再生基礎(chǔ)的爭論

20世紀(jì)初，西班牙著名神經(jīng)科學(xué)家Ramon y Cajal聲稱神經(jīng)發(fā)生僅發(fā)生在胚胎發(fā)育過程中。因此，幾十年來人們一直相信成人大腦中不會出現(xiàn)新的神經(jīng)元。Altman（1962）通過提供第一個(gè)證據(jù)證明成年嚙齒動物大腦中可以產(chǎn)生新的神經(jīng)元，對這一觀點(diǎn)提出了挑戰(zhàn)。雖然隨后的證據(jù)支持這種可能性，但相應(yīng)的放射自顯影和組織學(xué)技術(shù)被認(rèn)為是有爭議的，并且多年來對這一新興領(lǐng)域的關(guān)注較少。20世紀(jì)90年代，基于抗體的生物標(biāo)志物檢測方法等新技術(shù)的迅速發(fā)展，越來越多的證據(jù)進(jìn)一步支持了成年嚙齒動物大腦中神經(jīng)發(fā)生的存在。

室下區(qū)（SVZ）和顆粒下區(qū)（SGZ）是成年嚙齒動物大腦中兩個(gè)特征明確的神經(jīng)源性生態(tài)位。然而，神經(jīng)發(fā)生是否發(fā)生在成年人身上仍然存在爭議。因此，在解決改善ABI結(jié)果的神經(jīng)源性策略之前，有必要考慮支持或反駁這一重要概念的論點(diǎn)。

經(jīng)典神經(jīng)源性生態(tài)位：嗅球、紋狀體和皮質(zhì)中SVZ衍生的神經(jīng)發(fā)生

二十多年前，成年神經(jīng)發(fā)生領(lǐng)域的先驅(qū)團(tuán)體之一Alvarez-Buylla及其同事將SVZ星形膠質(zhì)細(xì)胞鑒定為成年嚙齒類動物大腦中的神經(jīng)干細(xì)胞 (NSC)。后來研究人員發(fā)現(xiàn)，在小鼠和大鼠中，SVZ中的NSC可以通過遷移到紋狀體或皮層并分化為神經(jīng)元來對中風(fēng)引起的腦損傷做出快速反應(yīng)。動物研究中鼓舞人心的結(jié)果使許多科學(xué)家和臨床醫(yī)生相信通過刺激SVZ內(nèi)源性神經(jīng)發(fā)生來促進(jìn)紋狀體和皮質(zhì)中風(fēng)后神經(jīng)修復(fù)的可行性。新方法為成人大腦中神經(jīng)發(fā)生的存在提供了新的證據(jù)。

經(jīng)典神經(jīng)發(fā)生生態(tài)位：海馬SGZ衍生的神經(jīng)發(fā)生

海馬體是學(xué)習(xí)和記憶最重要的大腦區(qū)域。它非常容易受到腦損傷，并且也受到癡呆癥，特別是阿爾茨海默病的影響。齒狀回SGZ中的NSC可以補(bǔ)充海馬神經(jīng)元，以整合到現(xiàn)有的神經(jīng)回路中。20世紀(jì)90年代，F(xiàn)red Gage小組報(bào)告了大鼠和小鼠的年齡依賴性海馬神經(jīng)發(fā)生。嚙齒動物的神經(jīng)源性活動可以通過豐富的環(huán)境和跑步來增強(qiáng)。

新穎的神經(jīng)源性生態(tài)位

嚙齒類動物的成年神經(jīng)發(fā)生可能不僅限于SVZ和SGZ，因?yàn)樵谄渌X區(qū)也有報(bào)道，如下丘腦、黑質(zhì)和杏仁核。與SVZ和SGZ相比，這些大腦區(qū)域的神經(jīng)發(fā)生似乎表現(xiàn)出年齡依賴性下降。隨著人類研究的深入，探索這些新的潛在神經(jīng)源性生態(tài)位是否可能在損傷后恢復(fù)中具有治療相關(guān)性將會很有趣。

總而言之，經(jīng)典神經(jīng)源性生態(tài)位中的成體神經(jīng)發(fā)生在嚙齒類動物中得到了充分研究，但在人類中仍然存在爭議。表格1）。

目前可以獲得大量有關(guān)健康成人神經(jīng)發(fā)生的信息，并且在TBI或中風(fēng)患者中，只要可以獲得高質(zhì)量的大腦樣本。在許多創(chuàng)傷性腦損傷和中風(fēng)病例中，皮質(zhì)、紋狀體和海馬體是受影響的關(guān)鍵大腦區(qū)域。如果成年人的神經(jīng)發(fā)生在這些區(qū)域得到證實(shí)，那么開發(fā)增強(qiáng)內(nèi)源性神經(jīng)發(fā)生的藥物策略對于補(bǔ)償神經(jīng)元損失可能非常有價(jià)值。

然而，由于內(nèi)源性神經(jīng)發(fā)生在成年人中似乎充其量也極其有限，因此依靠這種機(jī)制可能不足以切實(shí)改善患者的治療結(jié)果。因此，需要探索利用外源性神經(jīng)源的補(bǔ)充策略來恢復(fù)ABI病例的神經(jīng)功能。

外源干細(xì)胞移植：安全且有效？

由于內(nèi)源性神經(jīng)發(fā)生可能不足以修復(fù)腦損傷，因此引入外源性干細(xì)胞成為一種有前途的補(bǔ)充或替代策略。近年來，干細(xì)胞移植已在動物模型中廣泛探索，以治療腦和脊髓損傷以及神經(jīng)退行性疾病。盡管這些研究證明了不同干細(xì)胞療法在動物模型中具有強(qiáng)大的神經(jīng)保護(hù)和神經(jīng)修復(fù)能力，并引發(fā)了多項(xiàng)臨床試驗(yàn)，但目前尚不清楚這些策略是否有益于腦損傷患者。

干細(xì)胞的來源

干細(xì)胞的常見來源：包括間充質(zhì)干細(xì)胞/基質(zhì)細(xì)胞 (MSC)、胚胎干細(xì)胞 (ESC)、誘導(dǎo)多能干細(xì)胞 (iPSC) 和神經(jīng)干細(xì)胞，所有這些細(xì)胞至少可以在體外分化為成熟的神經(jīng)元。

干細(xì)胞治療常用的不同干細(xì)胞的特點(diǎn)總結(jié)如下：表2

干細(xì)胞移植治療腦損傷的動物研究

迄今為止，人們已經(jīng)做出了大量努力來研究干細(xì)胞移植對嚙齒動物腦損傷模型的影響。二十多年前，靜脈注射大鼠骨髓來源的間充質(zhì)干細(xì)胞被用于治療大鼠腦缺血性損傷。

為了更好地適應(yīng)潛在的臨床并發(fā)癥，后來的研究將非人類靈長類動物甚至人類干細(xì)胞引入嚙齒動物模型中。例如，移植用視黃酸處理的猴源ECS來誘導(dǎo)神經(jīng)細(xì)胞，可顯著改善實(shí)驗(yàn)性腦損傷小鼠的運(yùn)動功能。

此后不久，據(jù)報(bào)道，在中風(fēng)小鼠模型中，猴胚胎干細(xì)胞誘導(dǎo)的神經(jīng)元祖細(xì)胞在移植后存活并增殖直至4周。同樣，之前的研究表明，人類胎兒神經(jīng)干細(xì)胞在移植到缺血性中風(fēng)大鼠體內(nèi)后至少4周內(nèi)會分化為神經(jīng)元并增殖。

干細(xì)胞移植治療腦損傷的臨床試驗(yàn)

這些有希望的結(jié)果加速了干細(xì)胞療法在創(chuàng)傷性腦損傷、中風(fēng)和其他腦損傷的臨床試驗(yàn)中的應(yīng)用。

在一項(xiàng)涉及97名治療TBI患者和69名對照TBI患者的臨床試驗(yàn)中，通過腰椎穿刺將自體骨髓來源的間充質(zhì)干細(xì)胞移植到蛛網(wǎng)膜下腔后，未報(bào)告明顯的不良反應(yīng)，并且運(yùn)動功能得到改善。通過類似的程序，使用臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞和胎兒神經(jīng)和造血細(xì)胞的療法也表現(xiàn)出安全性，但在TBI恢復(fù)中的療效有些有限。

對于中風(fēng)治療，改良的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（SB623細(xì)胞）被認(rèn)為是安全的，并且在一項(xiàng)包含18名患者的I/IIa期研究中提供了顯著的臨床改善。一項(xiàng)對65名接受干細(xì)胞治療和58名接受安慰劑治療的患者進(jìn)行的隨機(jī)對照II期研究表明，靜脈注射多能成體祖細(xì)胞通過了安全性評估，但主要終點(diǎn)神經(jīng)功能恢復(fù)尚未達(dá)到。

此外，一項(xiàng)針對23名中風(fēng)患者的多中心單臂研究得出結(jié)論，胎兒神經(jīng)干細(xì)胞腦內(nèi)植入是可行的，并且可以適度改善上肢功能，其中一名患者在治療3個(gè)月后有所改善，三名患者在治療6-12個(gè)月后有所改善。

盡管試驗(yàn)間差異較大（即累積移植細(xì)胞劑量從1×106至1×109個(gè)細(xì)胞不等），但干細(xì)胞移植的安全性和可行性已在幾乎所有臨床試驗(yàn)中得到證實(shí)，不良反應(yīng)可接受且較低腫瘤發(fā)生的機(jī)會。然而，必須指出的是，幾乎所有已發(fā)表的臨床研究都是I/II期試驗(yàn)，治療組患者少于100名。盡管有一些跡象表明某些適應(yīng)癥有好處，但統(tǒng)計(jì)功效不足以得出干細(xì)胞治療后神經(jīng)功能恢復(fù)顯著改善的結(jié)論，而且主要終點(diǎn)主要顯示治療組和對照組之間差異不大。表3）。

膠質(zhì)細(xì)胞到神經(jīng)元的直接轉(zhuǎn)換：損傷后神經(jīng)發(fā)生的新時(shí)代？

與其他類群相比，哺乳動物的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞比例較高。在無脊椎動物模型（如秀麗隱桿線蟲或黑腹果蠅）的大腦中，神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的比例不到25%。相比之下，小鼠大腦中約65%的細(xì)胞是膠質(zhì)細(xì)胞。早期研究表明，人腦中約有一萬億個(gè)神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞與神經(jīng)元的比例為10:1。然而，最近的證據(jù)表明，膠質(zhì)細(xì)胞與神經(jīng)元的比例為1:1更準(zhǔn)確地描述了成人大腦，膠質(zhì)細(xì)胞的數(shù)量估計(jì)下降到4000-1.3億個(gè)。有趣的是，在成人大腦中，包括星形膠質(zhì)細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞前體（OPCs）在內(nèi)的膠質(zhì)細(xì)胞可以不斷產(chǎn)生子細(xì)胞。

如果神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞向神經(jīng)元的轉(zhuǎn)化真的發(fā)生了，那么神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞就可能代表一個(gè)內(nèi)源性的、幾乎無限的細(xì)胞池，用于補(bǔ)充腦損傷后失去的神經(jīng)元。我們將重點(diǎn)關(guān)注ABI的潛在治療應(yīng)用，并在下文中總結(jié)了 “神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞到神經(jīng)元 “細(xì)胞轉(zhuǎn)換的最新進(jìn)展。

星形膠質(zhì)細(xì)胞到神經(jīng)元的重編程

雖然星形膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)元最初都起源于NSCs，但這兩種細(xì)胞類型最終都產(chǎn)生于特定的、命運(yùn)受限的（神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞）祖細(xì)胞，它們表現(xiàn)出不同的分化路徑。因此，通過簡單而可行的重編程方法發(fā)現(xiàn)從星形膠質(zhì)細(xì)胞到神經(jīng)元的直接轉(zhuǎn)換路徑是一項(xiàng)重大突破。

OPC到神經(jīng)元重編程

成熟的髓鞘化少突膠質(zhì)細(xì)胞為大型神經(jīng)軸突提供髓鞘，對保障神經(jīng)連接至關(guān)重要。然而，人們認(rèn)為它們的增殖潛力極為有限。相比之下，廣泛存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）灰質(zhì)和白質(zhì)區(qū)域的一小部分表達(dá)NG2的OPCs，可以很容易地增殖并分化成成熟的少突膠質(zhì)細(xì)胞。盡管OPCs具有干細(xì)胞特性，但其是否也能生成星形膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)元仍存在爭議。2008年，Rivers等人報(bào)告說，NG2+膠質(zhì)細(xì)胞主要能在前腦產(chǎn)生少突膠質(zhì)細(xì)胞，在較小程度上能產(chǎn)生神經(jīng)元，但不能在灰質(zhì)或白質(zhì)產(chǎn)生星形膠質(zhì)細(xì)胞。因此，需要更多確鑿證據(jù)來說服科學(xué)家和臨床醫(yī)生相信在體內(nèi)對NG2+膠質(zhì)細(xì)胞進(jìn)行重編程的可行性。

小膠質(zhì)細(xì)胞到神經(jīng)元的重編程

小膠質(zhì)細(xì)胞是特化的中樞神經(jīng)系統(tǒng)駐留巨噬細(xì)胞，來源于胚胎卵黃囊中的原始髓樣前體細(xì)胞。在大多數(shù)研究中，研究人員關(guān)注的重點(diǎn)是小膠質(zhì)細(xì)胞的吞噬功能，如清除受損神經(jīng)元的碎片，以及它們在中風(fēng)后神經(jīng)炎癥中作為促炎和抗炎狀態(tài)調(diào)節(jié)器的雙重作用。

表4總結(jié)了神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞-神經(jīng)元直接重編程的主要研究成果。

有趣的一點(diǎn)是，在所有類型的中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷中，包括中風(fēng)、創(chuàng)傷性腦損傷和脊髓損傷，神經(jīng)膠質(zhì)疤痕都會迅速形成，并在初期起到防止損傷擴(kuò)大的屏障作用。然而，在慢性恢復(fù)階段，神經(jīng)膠質(zhì)疤痕會抑制神經(jīng)再生并誘發(fā)神經(jīng)炎癥反應(yīng)。膠質(zhì)疤痕主要由反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞組成，此外還有NG2+膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞，它們在損傷后會被激活并迅速增殖。

如上所述，據(jù)報(bào)道，所有這三種類型的膠質(zhì)細(xì)胞都可能具有直接重編程為神經(jīng)元的能力。這為治療腦損傷提供了一種誘人的策略：抑制膠質(zhì)細(xì)胞的活化以限制膠質(zhì)疤痕的形成并減輕過度炎癥，同時(shí)利用膠質(zhì)細(xì)胞的增殖能力將其重新編程為功能性神經(jīng)元。

結(jié)論與展望

神經(jīng)元損傷的特征是ABI后立即發(fā)生，并且在慢性階段損傷將進(jìn)一步加劇，導(dǎo)致進(jìn)行性神經(jīng)元死亡。為了盡量減少或防止這種結(jié)果，確認(rèn)成人神經(jīng)發(fā)生的存在至關(guān)重要。然而，考慮到成人大腦中的神經(jīng)發(fā)生似乎非常有限，即使在受傷后迅速受到刺激，這種機(jī)制也可能是不夠的。另外，外源干細(xì)胞移植已在臨床試驗(yàn)中顯示出安全性和可行性；然而，其療效仍有待III期研究驗(yàn)證。

同樣，神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞向神經(jīng)元轉(zhuǎn)化的進(jìn)展為腦損傷后的神經(jīng)發(fā)生開辟了一條新途徑，但其可靠性仍不確定。目前關(guān)于成體神經(jīng)發(fā)生的基礎(chǔ)及其通過干細(xì)胞移植和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞到神經(jīng)元轉(zhuǎn)換進(jìn)行神經(jīng)修復(fù)的潛力的知識總結(jié)于圖1。

盡管神經(jīng)發(fā)生在成人大腦中的存在仍存在爭議，但預(yù)計(jì)損傷刺激的神經(jīng)發(fā)生只能在有限程度上彌補(bǔ)神經(jīng)元的損失。外源移植間充質(zhì)干細(xì)胞、胚胎干細(xì)胞、神經(jīng)干細(xì)胞或誘導(dǎo)多能干細(xì)胞被認(rèn)為可替代性地增強(qiáng)損傷后的神經(jīng)發(fā)生，并已在臨床試驗(yàn)中進(jìn)行了評估。

最近的研究進(jìn)一步提出，神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞（包括星形膠質(zhì)細(xì)胞、OPCs和小膠質(zhì)細(xì)胞）有可能重編程為神經(jīng)元，并在腦損傷后補(bǔ)充神經(jīng)元群體，這為腦損傷治療提供了一條新途徑。

研究技術(shù)的不斷改進(jìn)正穩(wěn)步拓寬我們在成體神經(jīng)發(fā)生領(lǐng)域的知識?？傊M管仍然存在巨大的障礙，但毫無疑問，利用定向干細(xì)胞移植療法修復(fù)大腦的新時(shí)代已經(jīng)到來。

參考資料：Zhao J, Liu S, Xiang X, Zhu X. Versatile strategies for adult neurogenesis: avenues to repair the injured brain. Neural Regeneration Research. 2024 Apr;19(4):774-780. DOI: 10.4103/1673-5374.382224. PMID: 37843211; PMCID: PMC10664121.

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